Jungtinėse Valstijose atliktas paukščių skrydžio tyrimas gali padėti kurti naujos kartos skraidančius objektus, pavyzdžiui, reaktyvinius lėktuvus ar dronus.
Tyrėjų komanda iš „University of Oxford“ ir „University of California, Davis“ pasitelkė judesio fiksavimo technologiją ir vėjo tunelio bandymus, kad išnagrinėtų, kaip Hariso vanagas keičia sparnų ir uodegos formą skrisdamas pro siaurą tarpą.
UC Davis vėjo tunelyje buvo sumontuotas 3D spausdintas vanago sparno modelis. Remiantis „University of Oxford“ atliktais judesio fiksavimo vaizdais, vėjo tunelyje naudotas modelis atskleidė, kaip Hariso vanagas keičia aerodinaminį stabilumą skrisdamas pro angą. Komanda teigia, kad tokio tipo tyrimai gali suteikti naujų įžvalgų apie aerodinamiką, kurias būtų galima pritaikyti nepilotuojamiems orlaiviams.
Nustatyta, kad kai vanagas pritraukia savo sparnus, jo skrydis iš nestabilios būsenos pereina į stabilią. Aerodinamikoje nestabili būsena suteikia skraidančiam objektui didelį manevringumą (kaip naikintuvams), o stabili būsena leidžia išlaikyti pastovią, tiesią skrydžio trajektoriją.
Judesio fiksavimo vaizdai
Tyrėjai „Oxford“ skrydžių salėje naudojo judesio fiksavimo technologiją, kad nufilmuotų Hariso vanagą, sklendžiantį nuo vienos laktos iki kitos. Skrydžio take jie pastatė porą minkštų stulpelių ir taip sukūrė siaurą tarpą, kuris skatino paukštį pritraukti sparnus jam pralekiant.
Išanalizavę vaizdo medžiagą, mokslininkai sukonstravo įvairių manevro momentų vanago sparnų ir uodegos modelius ir išbandė juos UC Davis Inžinerijos koledžo vėjo tunelio laboratorijoje. Modeliai buvo pagaminti iš derva spausdintų 3D detalių, pasitelkus „UC Davis Engineering Student Design Center“ techninę pagalbą.
Sparnų ir uodegos konfigūracijų kaita
Žurnale „Journal of the Royal Society Interface“ publikuotame tyrime nagrinėta laisvai sklendžiančio Hariso vanago (Parabuteo unicinctus) sparnų ir uodegos konfigūracijų kaita per sparnų pritraukimo manevrą.
„Vėjo tunelyje atlikti eksperimentai su trimatiais spausdintais modeliais parodė, kad pritraukti sparnai yra statiškai stabilūs, o išskleisti sparnai pasižymi netiesiniu priklausomumu tarp tangentinio momento ir keliamojoje jėgos“, – rašo tyrimo autoriai.
Pasak jų, „ši netiesinė priklausomybė leidžia tam pačiam sparnų išdėstymui būti tiek stabiliam, tiek nestabiliam, priklausomai nuo keliamojoje jėgos būsenos, ir suteikia iki šiol mažai nagrinėtą skrydžio našumo lankstumo šaltinį“.
Paukščiai valdo skrydį kitaip nei tradiciniai orlaiviai
Tyrėjai paaiškina, kad Hariso vanagai medžioja būriais: jie išbaido grobį ir skraido aplink medžius bei kaktusus. Kaip ir dauguma paukščių, jie gali labai greitai pereiti iš sklendimo režimo į skrydį su pritrauktais sparnais, taip išvengdami kliūčių.
Tyrimo rezultatai rodo, kad paukščiai savo skrydį valdo visai kitaip nei žmogaus sukurti orlaiviai. Tradiciniai lėktuvai paprastai neperjungia būsenų iš stabilios į nestabilią ir atgal tokiu pačiu, itin dinamišku būdu.
„Nustatėme, kad vanagas, skrisdamas pro tarpą, iš nestabilios, esant išskleistiems sparnams, konfigūracijos perėjo į stabilią, kai sparnai buvo pritraukti. Taip efektyvi statinė atsarga pasikeitė nuo −25 % iki 19 % atžvilgiu įprastinio profilio stygos ilgio“, – aiškina mokslininkai.
Tyrimo autoriai teigia, kad šie rezultatai prisidės prie naujų, biologiniais pavyzdžiais paremtų, fiksuoto sparno nepilotuojamų orlaivių kūrimo. Tokie aparatai būtų pajėgūs itin greitai keisti skrydžio būsenas – iš stabilios į labai manevringą ir atvirkščiai – panašiai kaip tai daro plėšrieji paukščiai gamtoje.
